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井下油管切割技术

近年来，随着我国油井勘探开发的不断深入，石油开采钻井数量逐年增长，在油井数量持续增长的同时，井下事故的发生大幅提高。卡钻是石油钻井过程中常见的井下事故，也是成为钻井作业中最难解决的问题之一，井下油管切割技术的开拓可为我国油田开采解决“卡脖子”难题。国内在处理油气井卡钻事故中，虽然有多种技术手段可使用，如爆炸切割技术、水力切割技术、化学切割技术、机械割刀切割技术，但以上的切割技术均不能实现高效、优质、低成本地对油井切割解卡。特别是针对一些特殊井的切割，目前的切割技术无法实现，迫使我国各大油服公司严重依赖国外切割解卡技术。面对切割解卡这一“卡脖子”技术难题，我国迫切需要研发一种高效、低成本的烟火切割技术，早日替代国外技术，摆脱国外的垄断地位。项目利用自主研制的高热值、高动量烟火剂和优化设计的射流汇聚结构，设计出一种具有脉冲射流切割特色的高温切割炬,能够有效对井下油管遇卡部位进行切割，将上部油管打捞出来重复利用，及时止损，同时加速了修井进程，可显著提升我国油气开采效率。应用于油田修井解卡作业，可定制化满足各种规格油管的解卡切割需求，实现国内深井、小井眼解卡技术零的突破。高温切割炬由高热值、高动量药柱与聚能结构组成。其工作原理为：在地面装配好高温切割炬，用电缆送达油井下预定位置，通过电缆传输额定电流到热发生器，热发生器将高温切割炬内的药剂引燃，发生剧烈但可控的氧化还原反应后，释放出巨大热量，产生等离子体，并导致切割炬内压增加。一旦压力超过油井液柱压力，切割炬喷嘴上的滑动套筒就会下滑，使喷嘴暴露在井筒内，高能等离子体通过喷嘴通道，形成径向聚焦等离子射流，高速射流在油管上产生高温融物，对切割管柱实施切割。该技术的优势在于：① 成本低。烟火切割炬结构简单、组装操作方便，且运输和储存安全方便，无需专用的危险品库房，降低了油田用户作业周期及作业成本；② 安全可靠。烟火切割技术所采用的烟火剂材料常温下具有较高的钝感，运输、储存和使用，不含管制类火工品；③ 解卡效率高。切割作业后金属管柱切口平整，无膨胀及外翻现象，保证了切割下来的油管能够顺利出井。

北京理工大学 2023-06-19